Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Омский государственный технический университет»
А. В. Федотов, Н. Г. Скабкин
Основы теории надежности и технической диагностики
Конспект лекций
Омск
Издательство ОмГТУ
2010
УДК 62-192+681.518.54
ББК 30.14+30.82
Ф34
Рецензенты: н. С. Галдин, д-р техн. Наук, проф, каф. ПттМиГ СибАди; ю. П. Котелевский, канд. Техн. Наук, ген. Директор ооо «адл-Омск»
Федотов, А. В.
Ф34 Основы теории надежности и технической диагностики: конспект лекций / А. В. Федотов, Н. Г. Скабкин. – Омск : Изд-во ОмГТУ, 2010. – 64 с.
Рассматриваются основные понятия теории надежности, качественные и количественные характеристики надежности. Рассмотрены математические основы теории надежности, расчеты показателей надежности, основные понятия, определения и задачи технической диагностики.
Конспект может быть использован как для практического закрепления теоретического материала по курсу «Диагностика и надежность автоматизированных систем» студентам дневной формы обучения, так и при самостоятельной подготовке студентов заочной и дистанционной форм обучения.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Омского государственного технического университета
УДК 62-192+681.518.54
ББК 30.14+30.82
© ГОУ ВПО «Омский государственный
технический университет», 2010
Общая характеристика надежности как науки
Появление техники и ее широкое применение в производственных процессах сделало актуальным вопрос о ее эффективности. Эффективность использования машин связана с их способностью непрерывно и качественно выполнять возложенные на них функции. Однако из-за поломок или неисправностей снижается качество работы машин, возникают вынужденные простои в их работе, возникает потребность в ремонте для восстановления работоспособности и требуемых технических характеристик машин.
Перечисленные обстоятельства привели к появлению понятия надежности машин и других технических средств. Понятие надежности связано со способностью технического средства выполнять возложенные на него функции в течение требуемого времени и с требуемым качеством. С первых шагов развития техники стояла задача сделать техническое устройство таким, чтобы оно работало надежно. С развитием и усложнением техники усложнялась и развивалась проблема ее надежности. Для решения ее потребовалась разработка научных основ нового научного направления – науки о надежности.
Надежность характеризует качество технического средства. Качество – совокупность свойств, определяющих пригодность изделия к использованию по назначению и его потребительские свойства. Надежность – комплексное свойство технического объекта, которое состоит в его способности выполнять заданные функции, сохраняя свои основные характеристики в установленных пределах. Понятие надежности включает в себя безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохранность.
Изучение надежности как качественного показателя, характеризующего техническое устройство, привело к появлению науки "Надежность". Предмет исследования науки – изучение причин, вызывающих отказы объектов, определение закономерностей, которым они подчиняются, разработка способов количественного измерения надежности, методов расчета и испытаний, разработка путей и средств повышения надежности.
Различают общую теорию надежности и прикладные теории надежности. Общая теория надежности имеет три составляющие:
1. Математическая теория надежности. Определяет математические закономерности, которым подчиняются отказы и методы количественного измерения надежности, а также инженерные расчеты показателей надежности.
2. Статистическая теория надежности. Обработка статистической информации о надежности. Статистические характеристики надежности и закономерности отказов.
3. Физическая теория надежности. Исследование физико-химических процессов, физических причин отказов, влияния старения и прочности материалов на надежность.
Прикладные теории надежности разрабатываются в конкретной области техники применительно к объектам этой области. Например, существует теория надежности систем управления, теория надежности электронных устройств, теория надежности машин и др.
Надежность связана с эффективностью (например, с экономической эффективностью) техники. Недостаточная надежность технического средства имеет следствием:
снижение производительности из-за простоев вследствие поломок;
снижение качества результатов использования технического средства из-за ухудшения его технических характеристик вследствие неисправностей;
затраты на ремонты технического средства;
потеря регулярности получения результата (например, снижение регулярности перевозок для транспортных средств);
снижение уровня безопасности использования технического средства.
С надежностью непосредственно связана диагностика. Диагностика – учение о методах и принципах распознавания болезней и постановки диагноза. Техническая диагностика рассматривает вопросы, связанные с оценкой действительного состояния технических систем. Задачей диагностики является выявление и предотвращение возникающих отказов технических средств с целью повышения их общей надежности.
Процесс технической диагностики предусматривает наличие объекта диагностики, средств диагностики и человека-оператора. В процессе диагностики выполняются измерительные, контрольные и логические операции. Эти операции выполняются оператором с использованием средств диагностики с целью определения действительного состояния технического средства. Результаты оценки используются для принятия решения о дальнейшем использовании технического средства.